Universitat Internacional de Catalunya
Intel·ligència Artificial en Biomedicina: de la Base a les Aplicacions
Altres llengües d'impartició: català, castellà
Professorat
Presentació
Introdueix els estudiants als conceptes fonamentals i aplicacions pràctiques de la intel·ligència artificial en la recerca biomèdica i l'atenció mèdica.
Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS): El curs d'Intel·ligència Artificial en Biomedicina contribueix als Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) de l'Agenda 2030, particularment els ODS 3, 9, 10, 12 i 17. Ho fa promovent la salut i el benestar, fomentant la innovació i la infraestructura biomèdica, donant suport a l'equitat social a través de l'accés a dades científiques, assegurant el consum responsable de recursos computacionals i incentivant el progrés científic i social mitjançant aliances globals en l'intercanvi de dades.
Requisits previs
Haver superat amb èxit les assignatures d'Introducció a la Bioinformàtica i Interacció de Biomolècules.
Objectius
-
Comprendre els principis de la IA generativa i les seves aplicacions biomèdiques
-
Comprendre els conceptes d'aprenentatge automàtic (machine learning) i aprenentatge profund (deep learning)
-
Avaluar models i fluxos de treball d'aprenentatge automàtic
-
Analitzar les aplicacions de la IA en genòmica, anàlisi de cèl·lula única (single-cell) i descobriment de fàrmacs
-
Discutir les implicacions ètiques, la interpretabilitat i la governança de la IA en medicina
Competències/Resultats d’aprenentatge de la titulació
- CN14 - Identificar els principis de les ciències biomèdiques relacionats amb la salut, així com els conceptes bàsics i eines que tenen un impacte en les ciències biomèdiques i permeten treballar en qualsevol dels seus àmbits (empresa biomèdica, laboratoris de bioinformàtica, laboratoris d’investigació, empresa d’anàlisis clíniques , etc.).
- CP05 - Aplicar els fonaments biològics en la recerca de solucions pràctiques a problemes en l’àmbit de la salut, seguint les normes ètiques i de rigor científic i respectant els drets fonamentals d’igualtat entre homes i dones, i la promoció dels drets humans i els valors propis d’una cultura de pau i de valors democràtics que inclouen el foment d’un llenguatge inclusiu, no discriminatori i lliure d’estereotips.
Resultats d’aprenentatge de l’assignatura
En finalitzar el curs, els estudiants seran capaços d'aplicar i avaluar críticament la IA generativa i els models d'aprenentatge automàtic per resoldre reptes biomèdics, alhora que naveguen per les seves implicacions ètiques i pràctiques.
Continguts
-
Començant amb ChatGPT, Claude i DeepSeek
-
Conceptes d'IA generativa
-
Models de Llenguatge Gran (LLMs) incloent tokens, prompts i dades d'entrenament
-
Casos d'ús biomèdics com resum, revisió bibliogràfica i assistència en programació
-
Exploració pràctica interactuant amb models d'IA
-
Ús crític abastant al·lucinacions, biaix i ús responsable de prompts
-
Discussió sobre el suport de la IA generativa en l'aprenentatge i la recerca biomèdica
-
Desmitificant conceptes d'IA abans del codi
-
Definició d'Intel·ligència Artificial
-
Definicions i diferències entre Machine Learning i Deep Learning
-
Patrons, inferència i representació de dades
-
Aprenentatge supervisat, no supervisat i per reforç
-
El flux de treball del machine learning: de les dades a l'avaluació
-
Exemples de casos biomèdics com la puntuació de risc de càncer i classificació de malalties
-
Aprenent sense matemàtiques usant intuïció i eines
-
Representació de dades simplificada incloent característiques (features), matrius, vectors i embeddings (4 hores)
-
Algoritmes supervisats bàsics simplificats incloent regressió logística, arbres de decisió, boscos aleatoris i SVMs
-
Arquitectura bàsica de xarxes neuronals i dinàmica d'aprenentatge
-
Avaluació de models abastant exactitud (accuracy), sensibilitat, especificitat i AUC (4 hores)
-
IA en genòmica, multi-òmiques i cèl·lula única (single cell)
-
Identificació de hits mitjançant quimioinformàtica amb IA, biologia estructural i docking
-
Optimització de leads predient afinitat, toxicitat, ADME i estratificació de pacients
-
Models fundacionals en salut, imatge, wearables, robots de laboratori i el cas de Recursion
-
Explicabilitat de la IA mitjançant coeficients lineals, importància de característiques, Shap i GNN
-
Geopolítica de la IA, sostenibilitat, ètica, governança i codi obert
-
Debat pràctic sobre IA a classe referent a pacients en hospitals
Metodologia i activitats formatives
Modalitat totalment presencial a l'aula
-
38 hores combinant Classes Magistrals (CM) i Mètode del Cas (MC), integrant presentacions teòriques amb exercicis pràctics.
-
2 hores per a l'examen parcial
Sistemes i criteris d'avaluació
Modalitat totalment presencial a l'aula
Primera Convocatòria
-
20% Sessions de mètode del cas
-
30% Examen parcial
-
40% Examen final
-
10% Criteris subjectius basats en implicació i participació
Si l'examen consta de preguntes d'opció múltiple (tipus test), d'acord amb la normativa del grau, per cada +1 punt per una resposta correcta, es restaran punts per respostes incorrectes de la següent manera:
-
-0,33 punts si hi ha 4 opcions de resposta (amb una correcta).
-
-0,25 punts si hi ha 5 opcions de resposta (amb una correcta).
-
75% Examen final
-
25% Es manté la nota del mètode del cas i avaluació subjectiva
-
Nota mínima de 5 a l'examen final
-
Promig general de 5 o superior
-
Assistència mínima del 75%
-
L'ús inapropiat de dispositius electrònics pot resultar en l'expulsió de classe
Bibliografia i recursos
-
Biomedical Informatics, 4th Edition. Springer (2014). ISBN: 978-1-4471-4473-1